KR20020089204A

KR20020089204A - 반사굴절 축소 렌즈

Info

Publication number: KR20020089204A
Application number: KR1020020028486A
Authority: KR
Inventors: 에플레알렉산더; 바이얼헬무트
Original assignee: 칼 짜이스 세미컨덕터 매뉴팩츄어링 테크놀로지즈 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2002-11-29
Also published as: EP1260845A2; US7006304B2; JP2003043362A; EP1260845A3; US20040160677A1; DE10127227A1; US20030021040A1; US6717746B2

Abstract

실상의 단일 중간 이미지(3)를 생성하는 동안 물체면(2)에 배열된 패턴을 이미지면(4)에 결상하도록 구성된 굴절반사 프로젝션 렌즈가 개시되어 있다. 오목 거울(6)을 가지는 제1 굴절반사 구역(5), 빔-편향 소자(7) 및 상기 빔-편향 소자 뒤에 후속되기 시작하는 제2 굴절구역(8)이 상기 물체면과 상기 이미지면 사이에 놓여 있다. 상기 시스템은 상기 중간 이미지가 상기 굴절 구역(8)의 제1렌즈(17) 뒤에 후속되고 바람직하게는 용이하게 근접가능하도록 형성된다. 상기 빔-편향 소자(7)의 마지막 반사면(10)으로부터 큰 거리로 떨어져 배치되어 그 뒤에 후속되는, 상기 굴절 구역(8)의 한 쌍의 렌즈들(17)(21) 사이에 상기 중간 이미지를 배열하는 것이 이미징 수차를 막는데 도움이 된다.

Description

반사굴절 축소 렌즈{Catadioptric Reduction Lens}

본 발명은 물체면에 배열된 패턴을 이미지면에 결상하기 위한 반사굴절 프로젝션 렌즈에 관한 것이다.

상기 유형의 프로젝션 렌즈들은 반도체 소자 및 다른 유형의 마이크로 소자를 제작하는데 사용되는 프로젝션 조명 시스템, 특히 웨이퍼 스캐너 또는 웨이퍼 스테퍼(stepper)에 채용되어, 이하 일반적으로 마스크 또는 레티클로 명명되는 포토마스크 또는 레티클에 있는 패턴을 초고(ultrahigh)-해상도로 감광 코팅된 물체상에 축소된 스케일로 투영하도록 제공된다.

더 미세한 구조라도 생성하기 위해, 프로젝션 렌즈의 개구수(NA)를 증가시켜 그 이미지 쪽에 관련되도록 하고 더 짧은 파장, 바람직하게는 약 260nm보다 작은 파장을 가지는 자외선을 사용하는 것이 모두 필요하다.

그러나, 필요로 되는 광부품을 제작하는데 유효한 파장 영역에서 충분히 투명한 칼슘 플루오라이드, 마그네슘 풀루오라이드, 바륨 플루어라이드, 리듐 플루오라이드, 리듐 칼슘 알루미늄 플루오라이드, 리듐 스트론튬 알루미늄 플루오라이드, 및 이와 유사한 물질과 같은 특히, 합성 석영 유리 및 크리스탈 플루오라이드와 같은 물질이 거의 없다. 적용될 수 있는 그 물질들의 아베수가 서로에 대해 다소 가깝게 놓여 있기 때문에, 색수차에 대해 충분히 보정이 잘된 순수한 굴절 시스템을 제공하는 것이 어렵다. 이 문제점이 순수한 반사 시스템을 채용함으로써 해결될 수 있지만, 이러한 거울 시스템을 제작하는데는 상당한 비용과 노력이 요구된다.

전술한 문제들을 고려하여, 굴절 및 반사 부품들 즉, 특히, 렌즈들과 거울들을 결합한 굴절반사 시스템은 전술한 유형의 고해상도 프로젝션 렌즈를 구성하는데 주로 채용된다.

결상 반사면이 채용될 때마다, 희미하지 않고 비네팅(vignetting)이 없는 이미지가 실현되려면 빔편향 소자의 사용이 요구된다. 하나 이상의 편향거울을 가진 시스템과 입체 빔스프리터를 가진 시스템이 공지되어 있다. 광경로를 접기 위해 평면 거울들이 추가적으로 채용될 수 있다. 접이식 거울들은 보통 공간 조건을 충족시키도록 하기 위해 특히, 물체면과 이미지면을 서로에 대해 평행하게 향하도록 하기 위해 사용된다. 그러나, 접이식 거울들은 광학 설계상의 관점에서 절대적으로 필요한 것은 아니다.

예를 들어, 빔스프리터 큐브(BSC)의 형태로 입체 빔스프리터를 가지는 시스템을 사용하면 축상 시스템을 충족시키도록 하는 이점을 가진다. 입사 레디에이션을 반사 또는 투과시키는, 그 주 편광 방향에 의존하는 편광-선택 반사면이 이러한 경우에 사용된다. 이러한 시스템을 사용할 때의 불리함은 거의 적합하지 않은 투명 물질이 소망하는 큰 부피에 유효하다는 점이다. 더욱이, 빔스프리터 큐브 내에 위치한 광반응 빔스프리터 코팅을 제작하는 것은 극도로 어렵다. 빔스프리터 내측에서 중간 이미지가 생성되기 때문에, 빔스프리터 내에서 발생하는 히팅 효과가 높은 복사 강도에서 문제로 발생될 수 있다.

이러한 시스템의 일예는 미국 특허 No. US-A-5,052,763호에 대응되는 유럽 특허 No. EP-A-0 475 020호에 기술되어 있다. 이 특허에서는 관련된 마스크가 빔스프리터 큐브에 직접적으로 놓여 있고 형성된 중간 이미지는 빔스프리터 큐브 내에서, 내부의 빔분리면 뒤에 놓여 있다. 또 다른 예는, 미국 특허 No. US-A-5,808,805 및 이 출원의 계속 출원인 미국 특허 No. US-A-5,999,333호에 기술되어 있으며, 여기서는 양의 굴절력을 가진 다중-부품 합성-렌즈군이 물체면과 빔스프리터 큐브 사이에 놓여 있다. 집광된 빔이 처음에는 빔스프리터 큐브에 의해 오목 거울을 향해 편향되고 그 다음 빔스프리터 큐브로 다시 되반사되고 그 빔분리면을 통과하여 오목 거울에 의해 양의 굴절력을 가진 전술한 합성-렌즈군로 향한다. 중간 이미지는 빔분리 표면에 바로 인접하여 빔스프리터 큐브 내에 놓여 있다. 그러나,이들 공개 문헌 어디에도 발생될 수 있는 히팅 문제 또는 이러한 문제가 방지될 수 있는 방법에 관해 언급하고 있지 않다.

유럽 특허 No. EP-A-0 887 708호는 빔스프리터 큐브를 가지는 굴절반사 시스템을 위해 열로 인해 유발된 이미징 에러를 방지하기 위한 방법을 언급하고 있으나, 중간 이미지가 그 빔스프리터 큐브 내에 떨어지는지는 명백하지 않다. 여기서 그 목적은 빔스프리터 큐브의 빔분리면 위에 복사 강도의 대칭 분포, 즉, 빔스프리터 큐브를 통과하는 빔의 경로를 적당하게 정함으로써 빔스프리터의 빔분리면 위에 대칭적으로 분포된 히팅 프로파일을 양산할 분포를 얻는 것이었다. 불균일한 히팅으로 인해 야기되는, 제거하기 어려운 것들과 같은 합성 파면 왜곡이 방지될 수 있는 것으로 기술되어 있다.

빔스프리터 큐브를 가지는 시스템의 이러한 불리한 점 중 몇 개는 그들의 빔-편향 소자에서 하나 이상의 편향 거울을 가지는 시스템의 경우에 방지될 수 있다. 그러나, 이러한 시스템들은 그들의 설계상 필수적으로 비축 시스템이어야 하는 불리한 점을 가진다.

그러한 유형의 굴절반사 축소 렌즈는 유럽 특허 No. EP-A-0 889 434 호에 기재되어 있고, 이 특허는 미국 특허 시리얼 넘버 No. 09/364382에 대응된다. 이러한 유형의 렌즈들은 물체면과 이미지면 사이에 배열된 제2 굴절반사 구역에 의해 후속되는 오목 거울과 빔-편향 소자를 가지는 제1 굴절반사 구역을 가진다. 반사 프리즘의 형태로 구성된 빔-편향 소자는 물체면에서 오목 거울까지 오는 편향 레디에이션을 위한 제1 반사면과 오목 거울에 의해 유일한 반사 부품을 포함한 제2 구역으로 반사된 편향 레디에이션을 편향시키기 위한 제2반사면을 가진다. 제1 굴절반사 구역은 이 프리즘의 제2반사면의 약간 뒤와 제2 구역의 제1렌즈의 앞에 놓인 중간 실상을 생성한다. 중간 이미지는 그리하여 용이하게 접근할 수 있고, 이는 예를 들어, 시야 조리개(field stop)를 설치하는데 이로울 수 있다.

편향 거울을 가진 빔-편향 소자를 가진 또 다른 축소 렌즈가 미국 특허 US-A-5,969,882호에 기술되어 있으며, 이 특허는 유럽 특허 No. EP-A-0 869 383호에 대응된다. 이 시스템의 편향 거울은 물체면으로부터 오는 광이 제1 구역의 오목 거울에 처음으로 부딪히도록 배열되어 있고, 여기서 광이 시스템의 빔-편향 소자의 편향 거울에 반사되고, 제2 반사면에 반사되며, 시스템의 유일한 제2 굴절 구역의 렌즈를 향하여 편향된다. 중간 이미지가 그 편향 소자의 편향 거울에 가까이 놓이도록 중간 이미지를 생성하는데 이용되는 이 시스템의 제1구역의 부품이 구성된다. 그 물체면에 대해 평행하게 향하게 되는, 제2 구역이 광학 트레인에 있는 중간 이미지에 후속하는 반사면 때문에 중간 이미지를 이미지면에 재집속한다.

미국 특허 No. US-A-6,157,498호는 빔 편향 소자의 반사면상에 또는 그 가까운 곳에 중간 이미지가 놓여 있는 유사한 구성을 기술하고 있다. 제2 구역의 몇 개의 렌즈들은 빔-편향 소자와 제2 구역에 위치된 편향 거울 사이에 배열된다. 또한, 다른 이미징 에러에 영향을 미치지 않고 왜곡 보정을 목적으로 비구면이 중간 이미지의 바로 옆에 또는 그 근처에 유일하게 배열된다.

감소 굴절반사 구역을 가진 프로젝션 렌즈와 빔-편향 소자의 편향 거울의 근처에 있는 중간 이미지는 독일 특허 No. DE 197 26 058호에 기술되어 있다.

상술한 미국 특허 No. US-A-5,999,333호는 물체면으로부터 오는 광이 처음으로 오목 거울을 부딪치는 편향 거울을 가진 다른 굴절반사 감소 렌즈를 기술하고 있고, 여기서 광은 렌즈의 빔-편향 소자의 유일한 반사면으로 반사된다. 굴절반사 구역에 의해 생성된 중간 이미지는 이 반사면에 가까이 놓여 있고, 이 반사면은 오목 거울로부터 오는 광을 이미지면에 중간 이미지를 결상하는 제2 굴절 구역쪽으로 반사시킨다. 굴절반사 구역과 굴절 구역 양쪽은 축소된 이미지를 생성한다.

굴절반사 구역에 의해 생성된 중간 이미지가 편향 소자의 유일한 반사면 근처에 놓여 있는 유사하게 구성된 렌즈가 일본 특허 No. JP-A-10010429호에 기술되어 있다. 왜곡을 보정하는데 특별히 기여하도록 할 수 있도록 하기 위해 편향 거울에 가장 가까이 있는 후속하는 굴절 구역의 렌즈 표면이 비구면이다.

중간 이미지가 반사면 가까이 또는 반사면상에 놓여 있는 이 시스템들은 소형으로 설계될 수 있다. 이들은 작게 보정될 필요가 있고, 비축으로 조명되는 이 시스템들의 상면 만곡(field curvature)을 유지하게 한다. 이들의 불리한 점 중 하나가 어떠한 반사면에 있는 경미한 결함이라도 이미지면에 투영되는 이미지의 질에 악영향을 미칠 수 있다는 것이다. 더욱이, 반사면으로의 복사 에너지의 집속이 이미징 성능에 악영향을 미칠 수 있는 히팅 효과를 유발한다. 부분적으로 높은 합성 복사 강도는 또한 거울 블랭크(mirror blank)의 표면에 정상적으로 적용되는 반사 코팅을 손상시킬 수 있다.

본 발명에 의해 제기된 문제는 그 기술 상태의 불리함을 방지하는 것이다.특히, 이미징 성능이 공차에 대해 상대적으로 둔감한 프로젝션 렌즈가 고안된다.

이 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 청구항 1에 제시된 특징을 가지는 굴절반사 프로젝션 렌즈를 제안한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 종단면도이고,

도 2는 본 발명의 제2실시예의 종단면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 빔-편향 소자 근처의 확대된 도면이고,

도 4는 도 1에 도시된 실시예의 특징에 대응되는 광학적 특징과 접혀진 제2구역을 가지는 본 발명의 다른 실시예의 종단면도이고, 그리고

도 5는 본 발명에 따른 마이크로리소그래피 프로젝션 조명 시스템의 실시예이다.

굴절반사 프로젝션 렌즈에 대한 바람직한 실시예는 종속항에 기술되어 있다. 이들 모든 청구항에 나타낸 말은 이 설명의 내용의 일부가 된다. 여기 처음에 언급되는 유형인 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 렌즈는 빔 편향 소자의 마지막 반사면 뒤에서 시작하는 제2의 굴절 구역이 상기 마지막 반사면과 중간 이미지 사이에 배열된 적어도 하나의 렌즈를 가지는 것을 특징으로 한다. 광학 트레인에 있는 상기 중간 이미지를 선행하는 상기 제2 구역의 렌즈 중 적어도 하나가 상기 중간 이미지를 생성하는데 기여할 수 있기 위하여 상기 중간 이미지는 제2의 유일한 굴절 구역 내에 놓인다. 본 발명은 상기 빔-편향 소자의 마지막 반사면과 상기 중간 이미지 사이의 거리가 상당할 것으로 예상되며, 이는 예를 들어, 스트레이광(stray light) 레벨을 줄이기 위한 시야 조리개를 설치할 수 있도록 하기 위해 접근가능한 중간 이미지를 생성하도록 할 수 있다. 그 큰 거리로 인해 상기 마지막 반사면이 빔직경이 다소 큰 영역에 놓여 있게 되고, 상기 반사면이 더 큰 영역에 적용되는 광부품에 대한 히팅의 퍼짐과, 위험하고, 국소화된 복사 강도의 피크를 방지하는 한편 균일 조명을 제공하며, 순차적으로, 이미징 성능을 개선한다. 그러나, 반사면에 존재할 수 있는 어떠한 미소한 결함이 이미지면으로 투영된 이미지의 질에 대해 무시할만한 효과를 가지거나 아무 효과가 없을 것이라는 것이 더욱 중요하다.균일성에 대한 최소한의 요구 및 상기 마지막 반사면의 형상에도 불구하고 높은 이미징 성능을 가진 렌즈들이 형성될 수 있다.

여기서 사용되는 용어 "마지막 반사면"은 광학 트레인에 있는 상기 중간 이미지의 바로 앞에 있는 반사면을 지칭하는 것으로 해석될 수 있으며, 여기서 상기 면은 광학 트레인에 있는 빔-편향 소자의 다른 편향 거울에 의해 선행되어질 수 있는 빔스프리터 큐브(BSC)의 편광-선택 빔분리면 또는 고도의 반사 편향 거울의 면일 수 있다. 후면 거울이 또한 편향 프리즘의 형태로 가능하다. 본 발명에 따른 프로젝션 렌즈의 경우에, 상기 "마지막 반사면"이 굴절반사 구역의 끝을 맺는다. 상기 마지막 반사면 뒤에 예를 들어, 상기 프로젝션 렌즈의 물체와 이미지면이 서로 평행하게 향하도록 하기 위해 상기 구역의 렌즈들 사이 또는 입구에 부가될 상기 프로젝션 렌즈의 광경로를, 구조적 관점에서 유리하게 접히도록 하는 또 다른 반사면이 후속될 수 있다.

상기 마지막 반사면과 여기서 "렌즈"로 지칭되는 상기 중간 이미지 사이에 있는 상기 광학부품이 형태와 기능상 종래 렌즈들과 다를 수 있으며 예를 들어, 비구면 보정(aspheric correction), 절두형 렌즈, 또는 반-렌즈(half-lens)를 가진 평판의 형태일 수 있다. 여기서 사용되는 "렌즈"라는 용어는 일반적으로, 투과된 레디에이션에 광학적으로 영향을 미치는 투명 광매체를 나타낸다.

렌즈가 상기 마지막 반사면과 상기 실상의 중간 이미지 사이에 배열되는가에 관계없이 전술한 이점은 그 사이의 큰 거리로 인해 크게 적용된다. 상기 광축에 대해 직교하는 면에서 빔의 직경이 상기 오목 거울의 직경의 적어도 10% 예를 들어,상기 직경의 17% 이상이 되도록, 이후에 "중간-이미지 거리" 로 지칭될 상기 거리가 상기 광축이 있는 상기 마지막 반사면의 교점에서 바람직하게 선택되어야 한다. 그러나, 상기 거리는 매우 크지 않아서 제어하기 쉬운 레벨로 보정될 필요가 있는 상면만곡을 한정하기 위해 상기 오목 거울의 직경에 대한 상기 빔의 직경의 비율이 20% 또는 25%보다 매우 크게 될 것이다. 상기 큰 중간 이미지 거리는 상기 마지막 반사면과 상기 실상의 중간 이미지 사이에 적어도 하나의 렌즈를 배열할 수 있도록 하며, 여기서 상기 렌즈 또는 렌즈들은 바람직하게는 양의 굴절력 또는 양의 굴절력들을 가진다. 상기 양의 굴절력 또는 양의 굴절력들은 상기 중간 이미지 뒤에 후속하는 그 렌즈들의 직경을 작게 유지하도록 하며, 차례로, 필요로 되는 물질의 양을 줄일 수 있도록 한다.

상기 마지막 반사면과 상기 실상의 중간 이미지 사이에 적어도 하나의 렌즈를 배열함은 유해한 렌즈 히팅효과를 최소화하거나 완전히 제거하기 위해 지금까지 비공개된 기회를 제공한다. 유해한 렌즈 히팅효과를 줄이거나 막기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기 중간 이미지의 앞에 물체 측에 배열된 전방 중간-이미지 렌즈, 그리고 상기 중간 이미지의 뒤에 이미지 측에 배열된 후방 중간-이미지 렌즈를 가지며, 여기서 상기 중간-이미지 렌즈들은 상기 중간-이미지 렌즈들의 히팅에 의해 초래되는 코마와 같은 이미징 에러에 대한 비대칭적인 기여가 부분적으로 보상될 것이며, 더 나아가 거의 전체적으로 보상될 것이며 이는 다음에 논의될 실례에서 더욱 상세하게 논의될 것이다.

상기 중간 이미지의 근처에 놓인 렌즈들의 비대칭적인 히팅 효과에 대해 부분적 또는 전체적으로 보상하기 위해 채용된 전술한 바의 상기 전방 및 후방 중간-이미지 렌즈들의 대칭적인 배열이 적어도 하나의 실상의 중간 이미지를 생성하는 상기 유형의 프로젝션 렌즈와 다른 광학 결상 시스템 양쪽에 이로울 것이다.

상기 제1 굴절반사 구역이 상기 프로젝션 렌즈의 전체적인 축소율에 기여하지 않거나 또는 중요하게 기여하지 않더라도, 본 발명에 따른 상기 중간 이미지의 유리한 배열을 간단하게 얻게 된다. 상기 프로젝션 렌즈의 상기 제1 굴절반사 구역이 바람직하게는 0.95를 초과하는 배율 β_M을 가지며 동일한 바람직한 실시예는 β_M〉1의 배율을 가지는 것으로 즉, 상기 제2 굴절 구역에 대해 동일한 이동을 용이하게 하는 획대된 중간 이미지를 생성할 것이다.

상기 중간 이미지의 상기 유리한 배열에도 불구하고 보정되어야 할 필요가 있는 시야만곡을 적게 유지하도록 하기 위해, 상기 제1구역에 의해 생긴 구면 수차를 보정하기 위한 수단을 제공하는 것이 바람직하며, 이는 이어서 근축의 중간 이미지와 중심 바깥쪽의 주연 광선(marginal rays)에 의해 생성된 중간 이미지의 축상 위치가 그들이 서로에 대해 좀더 가까이 근접하게 이동되도록 준비한다. 상기 제1구역에 의해 생긴 세로 구면 수차, SAL은 0 < │SAL/L│ < 0.025 의 조건을 만족하며, 여기서 L은 다음에 더 상세하게 논의될 것과 같은 상기 물체면과 이미지면 사이의 기하학적 거리이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 상기 중간 이미지에 가장 가깝게 놓여 있는 상기 굴절 구역을 가진 렌즈의 그 표면이 구면이 되도록 한다. 그러나, 상기 중간 이미지에 마주보는 양쪽 렌즈의 표면이 또한 구면이며, 이는 동일한 것에 대해 극도로 엄격한 공차를 부과할 필요없이 이미징 성능과 그 이미징 성능에 있어서 적은 산란을 가진 렌즈를 제조할 수 있도록 한다. 이는 투과율 그레디언트와 표면의 과도한 미소거침(microroughness)을 나타낼 수 있는, 제조시 성취할 수 있는 형상의 정확도가 일반적으로 비구면보다는 구면에서 더 좋기 때문이다. 한편, 중간 이미지의 근처에 있는 이들 표면이 왜곡과 같은 이미징 에러를 위한 보정에 매우 크게 영향을 미치고, 이는 종래의 렌즈의 설계가 중간 이미지 근처에 비구면을 자주 채용하는 이유이다.

예비의 다른 특징은 청구항 뿐만 아니라 상세한 설명 및 도면에도 나타낼 수 있으며, 여기서 개개의 특징들은 본 발명의 실시예로서 단독으로 또는 부-결합에서 그리고 다른 영역에 사용될 수 있고 개별적으로 유리하고 특허성 있는 실시예를 나타낼 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음 설명에서, "광축"이라는 용어는 관련된 광학 부품의 곡률의 중심을 통과하는 직선 또는 연속하는 직선의 부분을 나타내며, 여기서 상기 광축은 편향 거울 또는 다른 반사 광학 부품의 반사면에서 접힌다. 방향과 거리가, 관련된 이미지면 또는 상기 면에 있는 조명될 기판을 향해 가리키게 되면 방향 및 거리는 "이미지-측면" 방향 또는 거리로 나타낼 것이며, 방향과 거리가, 관련된 물체를 향해 연장된 상기 광축의 부분을 따라 가리키게 되면 "물체-측면" 방향 또는 거리로 나타낼 것이다. 여기에 제시된 예들의 경우에, 상기 물체는 그레이팅과 같이, 집적 회로의 패턴 또는 몇 개의 다른 패턴을 포함한 마스크(레티클)일 수 있다. 여기에 제시된 예들의 경우에, 액정 디스플레이의 구성요소 또는 광학 그레이팅용 기판과 같은 다른 유형의 기판이 또한 포함될 수 있지만, 상기 기판으로 제공된 포토레지스트층으로 코팅된 웨이퍼상에 상기 물체의 이미지가 투영된다. 다음에, 본 발명의 여러 가지 실시예의 동등하거나 또는 균등한 형상들이 좀더 명확성을 위해 동일한 참조 번호로 지칭된다.

동일한 제1실시예에 기초한 굴절반사 축소 렌즈(1)의 전형적인 디자인이 도 1에 기술되어 있고 축소된 이미지, 예를 들어, 단일의 실상 중간 이미지(3)를 생성하는 동안 물체면(2)에 배열된 레티클 또는 이와 유사한 것에 있는 패턴을 1/4의 인자로 축소되는 이미지를 이미지 면(4)상에 투영하도록 제공한다. 상기 렌즈(1)는 오목 거울(6)을 포함하는 굴절반사 제1구역(5), 그 물체면(2)과 이미지 면(3) 사이에 배열된 빔-편향 소자(7), 상기 빔-편향 소자에 후속하는 굴절 광학 부품을 유일하게 포함하는 굴절 제2구역(8)을 가진다. 상기 빔-편향 소자(7)는 반사 프리즘의 형태로 형성되고 상기 물체면(2)으로부터 오는 레디에이션을 상기 오목 거울을 향해 편향시키기 위한 제1 평면 반사면(9)과 상기 이미징 오목 거울(6)에 의해 반사된 레디에이션을 상기 제2구역(8)을 향해 편향시키기 위한 제2 평면 반사면(10)을 가진다. 상기 반사면(10)은 상기 굴절반사 구역(5)의 마지막 반사면과 상기 빔-편향 소자(7)의 마지막 반사면 양쪽에 나타난다.

레디에이션을 상기 오목 거울로 편향시키기 위해 상기 제1반사면(9)이 필요하지만 상기 제2 반사면(10)이 제거될 수 있으며, 이 경우에 다른 편향 거울이 채용되지 않으면 상기 물체면과 상기 이미지 면이 서로에 대해 대략적으로 직교된다.도 4에 도시된 바와 같이, 광학 트레인은 상기 굴절 구역의 범위 내에서 접혀질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(미도시)로부터의 광은 상기 이미지 면에 대해 반대쪽에 있는 상기 물체면(2)의 측면으로부터 프로젝션 렌즈로 들어가고 상기 물체면에 배열된 마스크를 처음으로 통과한다. 상기 마스크에 의해 투과된 광은 볼록 입사면을 가진 보정 렌즈(11)를 통과하고, 여기서 상기 보정 렌즈는 상기 물체면(2)과 상기 편향 소자(7) 사이에 배열되며, 그런 다음 상기 빔-편향 소자(7)의 접이식 거울(9)에 의해 상기 오목 거울(6)과 그 바로 앞에 배치된 한 쌍의 음의 렌즈(13)(14)를 포함하는 거울군(12)을 향해 편향되고, 한 쌍의 음의 렌즈 각각이 상기 오목 거울(6)의 전면을 향해 굽은 표면을 가진다. 여기서, 상기 접이식 거울(9)은 선행하는 구역의 광축(15)에 대해 선택된 45°와 다른 각도로 기울어져 있어 접이식 거울이 그 위에 입사되는 광을 90°보다 큰 각도에 걸쳐 예를 들어, 100°에 걸쳐 편향시킨다. 상기 한 쌍의 음의 렌즈(13)(14)를 두 번 통과하고 상기 빔-편향 소자(7)로 다시 반사되는 상기 오목 거울(6)에 의해 반사된 광은 상기 빔-편향 소자(7)의 제2 접이식 거울(10)에 의해 상기 굴절 제2구역(8)을 향해 반사된다. 상기 제2구역의 광축(16)은 상기 입사 구역의 광축(15)에 평행하고 그리하여 상기 물체면(2)과 상기 이미지 면(3)의 방향이 서로 평행하도록 하며, 이는 스캐너의 작용을 단순화시킨다.

도시된 예의 경우에 양의 굴절력이 상기 실상 중간 이미지(3)의 생성에 기여하는 양의 양면 오목 렌즈 형태인 제1렌즈(17)가 어느 정도 떨어져서 상기 제2 접이식 거울(10)에 후속된다는 것이 상기 제2 구역(8)의 특별한 특징이다. 기술된 실시예의 경우에, 상기 중간 이미지는 상기 제1렌즈(17)에 어느 정도 떨어져서 후속하는 이미지 측면에 놓이고, 그럼으로써 의사평면(pseudoplane)(18)에 의해 나타난 근축의 중간 이미지가 중심 바깥쪽의 주연 광선에 의해 생성된 중간 이미지(19)보다 상기 제1렌즈(17)의 구면 출사면에 더 근접하게 놓여 있다.

상기 중간 이미지(3)에 후속하는 제2구역(8)의 후방 렌즈군(20)은 상기 이미지 면(30)에 상기 중간 이미지(3)를 결상한다. 상기 렌즈군(20) 중 상기 중간 이미지(3)에 가장 가까이 놓여 있는 렌즈(21)는 양의 메니스커스 렌즈 형태로 되어 있고, 이 렌즈의 굽은 면이 상기 물체면을 향해 굽어 있으며 상기 중간 이미지(3)로부터의 거리가 상기 중간 이미지와 상기 제2구역(8)의 상기 제1렌즈(17) 사이의 거리를 초과한다. 상기 렌즈(21) 뒤에 또 다른 메니스커스 렌즈(22)가 후속되고 이 렌즈의 굽은 면은 또한 상기 물체면을 향해 굽어 있으며, 상기 렌즈(21)로부터 먼 거리에 배열되어 있다. 또한, 굽은 면이 상기 물체면을 향해 굽어 있는 굽은 메니스커스 렌즈(23), 음의 양면오목 렌즈(24) 그리고 렌즈(21)로부터 축상에 어느정도의 거리로 떨어져 배열된 양의 양면 볼록 렌즈(25)가 차례로 후속된다. 상기 렌즈들 뒤에 그 굽은 면이 상기 물체면을 향해 굽어 있고 미소한 음의 굴절력을 가지는 양의 메니스크서 렌즈(26)가 후속되고, 그 뒤에 차례로 양의 양면볼록 렌즈(27)가 후속된다. 굽은 면이 상기 물체면을 향해 굽은 메니스커스형 에어 스페이스(37) 가 이들 후부 렌즈들(26)(27) 사이에 배치되어 있다. 다른 메니스커스 렌즈(28)는 양의 굴절력을 가지고 그 굽은 면이 또한 상기 물체면을 향해 굽어 있으며, 광학적트레인에 있는 상기 렌즈들 뒤에 후속하는 다른 메니스커스 렌즈(28)는 용이 근접이 가능한 시스템 조리개(29)가 바로 뒤에 후속되며, 용이 근접이 가능한 시스템 조리개(29)가 상기 조리개(29)의 근처에 있는 상기 에어 스페이스(37)가 광학 트레인에 동일한 것의 앞에 놓이도록 배열된다. 오목면이 상기 이미지 면에 대면하는 음의 메니스커스 렌즈(30)가 상기 조리개(29) 뒤에 후속된다. 양의 양면 볼록 렌즈(31), 양의 굴절력을 가지고 그 굽은 면이 상기 물체면을 향해 굽은 메니스커스 렌즈(32), 두꺼운 양의 양면 볼록 렌즈(33) 및 투과된 빔을 집속시켜 상기 물체면(4)에 배열된 웨이퍼를 향하도록 하는 작은 직경을 가진 또 다른 양의 양면 볼록 렌즈(34)가 차례로 상기 이미지 면 뒤에 후속한다. 상기 웨이퍼에 가장 가까이 있는 광학 부품은 평면의 평행한 종단 플레이트(35)이다.

표 1은 관계 있는 설계 명세서를 표로 만들어 요약한 것으로, 여기서 좌측 칼럼은 굴절면, 반사면의 번호를, 그렇지 않으면 관계있는 지명 표면, F의 번호를 나타내고, 그 두 번째 칼럼은 상기 표면의 반경(mm)의 목록을, 세 번째 칼럼은 "두께"로 나타낸 파라미터로 관련있는 표면과 그 다음 표면 사이의 거리(mm)의 목록을, 그리고 네 번째 칼럼은 "인덱스"로 나타낸 파라미터로, 입사면(entrance face)에 후속하는 광학 부품을 형성하는데 사용되는 물질의 굴절률의 목록을 나타낸다. 상기 표의 다섯 번째 칼럼은 범례(legend) "REFL"로 확인되는 반사면을 나타내는데 사용된다. 물체면에서부터 이미지면까지 측정된 관련있는 렌즈들의 모든 거리 L은 약 1,250mm이다.

이 특정한 실시예의 경우에 있어서, 여덟 개의 면은 비구면, 즉 표면 F7, 표면들 F13, F20, F22, F29, F30, F39 및 F45 이다. 도면에서, 비구면은 헤칭되어 있다. 표 2는 이들 비구면에 대한 관련된 데이터 목록을 나타내며, 이들로부터 다음의 식을 이용하여 비구면들이 계산될 수 있다.

p(h) = [((1/r)h²)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)²h²)] + C1h⁴- C2 h⁶+ ...,

여기서, r은 그들의 공간적 곡률 반경을, h는 광축으로부터 그들의 표면상의 일지점까지의 거리를 나타낸다. 그리하여 p(h)는 z-방향을 따라, 즉 광축을 따라 문제가 되는 표면의 굴곡점으로부터 상기 지점의 반경 변위를 나타낸다. 목록 K,C1,C2, 등은 표 2에 나타내었다.

이들 데이터를 이용하여 재연될 수 있는 광학계(1)는 약 150nm의 실용 파장에서 사용하도록 설계되고, 이 광학계에서 관련된 모든 렌즈들을 제작하는데 사용되는 칼슘 플루오라이드는 굴절률 n이 1.55841이고, 이미지-측면 개구수 NA는 0.80이다. 상기 광학 시스템은 필드 치수가 22mm×7mm이고 두배로 텔레센트릭하도록 설계된다.

상기 광학계의 작용과 몇가지 유리한 특징들은 다음에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 굴절반사 구역(5)의 작은 양(positive)의 제1렌즈(11)는 이 렌즈의 오목 거울(6)까지의 거리와 대략적으로 같은 초점길이를 가진다. 상기 오목 거울은 시스템의 퓨필 근처에 놓여 있고, 제조를 단순화시킬 상대적으로 작은 직경을 가진다. 상기 구역의 제1 편향 거울(9)에서 90°를 초과하는 각도로 접을 수 있는 광학 경로는 렌즈의 전체 폭 이상의 큰 워킹 디스턴스를 제공하는데 유리하다. 상기 오목 거울(6) 바로 앞에 있는 한 쌍의 음의 메니스커스 렌즈(13)(14)는 종의 색수차, CHL을 보정한다. 특정 실시예의 경우에, 단 두 개의 렌즈(13)(14)는 상기 굴절반사 구역(5)의 부분 내에 배열되면 두 배로 투과되는데 유리하고, 상기 부분 내에 배치된 모든 렌즈가 예를 들어, 종의 색수차를 보정하기 위한 어떠한 부가적인 리웨이(leeway)도 제공하지 않고 투과 및 파면 왜곡에 대한 배의 효과(double effect)를 가진다.

특히 주목할만한 특징은 광학적으로 유효한 그 마지막 면이 편향 거울(10)인 상기 굴절반사 구역이 시스템의 전체적인 축소율에 기여하지 않거나 이에 대해 미소한 기여만을 한다는 것이다. 상기 굴절반사 구역은, 여기에 도시된 실시예에서, │β_M│= 0.99로 주어진 배율 β_M을 가지며, 이러한 배율은 시스템의 중간 이미지(3)가 상기 마지막 편향 거울(10)로부터 광학 트레인 아래로 큰 거리(중간 이미지 거리)에 생성된다는 사실에 크게 기여하게 하며, 제2 편향 거울(10)에 입사하는 상기 복사 강도가 기술 상태에 의해 나타내지는 것 보다 더 큰 영역 이상에 상대적으로 균일하게 분포되는데 다른 이익이 생기게 하고, 차례로, 상기 편향 거울(10)의 근처 또는 시스템의 빔-편향 소자(7)에 불균일한 히팅으로 인해 이미징 에러가 감소되거나 함께 방지되는 것을 의미한다. 여기서, 상기 제2 편향 거울(10)이 광축에 교차하는 지점에서 광축(16)에 수직한 면에 입사하는 빔의 직경이 상기 메인 오목 거울(6)의 직경의 약 17% 내지 18% 범위에 있도록 상기 중간 이미지 거리가 선택된다. 상기 중간 이미지는 상기 편향 거울(10)에 또는 그 바로 근처에 놓여 있지 않기 때문에, 상기 편향 거울(10)의 반사면을 형성하는데 있어서의 작은 에러는 쉽게 허용될 수 있으며, 중간 이미지는 시스템의 물체면(4)상에 결상되지 않거나 거기에 초점이 흐려지기 때문에 그리하여 상기 물체면(4)에 배열된 웨이퍼상에 투영된 이미지에 역효과를 내지 않는다. 상기 마지막 반사면(10)이 복사 강도만을 상대적으로 균일하게 분포되도록 하고 이에 대한 작은 에러는 허용가능하기 때문에, 상기 프로젝션 렌즈(1)의 이미징 성능이, 수년간에 걸친 계속적인 작동에 제공된 후라 할지라도 상기 거울(10) (코팅된) 표면의 열화에 의한 영향을 받지 않은 상태로 남아있게 될 것으로 예상될 수 있다.

본 발명의 다른 모든 실시예 뿐만 아니라 설명된 실시예의 경우에 있어서, 상기 굴절 구역(5)의 마지막 반사면(10)과 광학 트레인에 있는 굴절 구역 뒤에 오는 상기 중간 이미지(3) 사이의 축상 거리가 매우 커서 광학 트레인에 있는 상기 굴절반사 구역 뒤에 오는 굴절 구역(8)의 적어도 하나의 렌즈가 상기 마지막 반사면(10)과 상기 중간 이미지(3) 사이에 배열될 수 있다. 설명된 본보기의 실시예의 경우에 있어서, 상기 렌즈가 그 양의 굴절력이 상기 중간 이미지(3)의 생성에 기영하는 양면 볼록 렌즈(17)이다. 상기 거울(10)과 상기 중간 이미지 사이의 영역 안으로 충분히 높은 굴절력을 결합시킴으로써 광학 트레인에 있는 상기 중간 이미지(3) 뒤에 오는 그 렌즈들의 직경을 작게 할 수 있고, 차례로, 제조에 필요한 물질의 양이 감소되도록 상기 굴절 구역을 용이하게 설계할 수 있도록 한다. 상기 제1렌즈(17)가 여기서 가능하게 될 반-렌즈 형태로 제작된다면 상기 물질의 감소를 실현시킬 수 있는 한 가지 기회가 생길 것이며, 이는 그 표면의 대략 반절만이 광학적으로 사용되기 때문이다.

본 발명은 중간 이미지를 둘러싸는 이들 렌즈들(17)(21)을 적당하고, 특별한 방법으로 서로에 맞도록 개조함으로써 적어도 하나의 중간 이미지를 가지는 굴절반사 프로젝션 렌즈를 비대칭 렌즈 히팅의 역효과에 관하여 최적화하도록 한다. 상기 중간 이미지(3)의 앞에 있는 물체 측에 배치된 상기 제1렌즈(17)를 또한 "전방 중간-이미지 렌즈"라고 하는 한편, 상기 중간 이미지 뒤에 오는 상기 메니스커스 렌즈(21)를 "후방-중간 이미지 렌즈"라고 한다. 상기 렌즈들의 히팅으로 인한 코마와 같은 이미징 에러에 대한 기여는 부분적으로 보상되거나 전체적으로 보상되도록 상기 중간-이미지 렌즈들(17)(21)은 상기 중간 이미지(3)에 대하여 대칭적으로 배열되어야 하고, 여기서 상기 제1의 중간-이미지 렌즈(17)는 광학 트레인에서 중간 이미지 뒤에 오는 제2의 상기 중간-이미지 렌즈(21)에 의해 보상될 열적으로 유발되고, 히팅을 영향을 받기 쉬운 이미징 에러에 대해 소위 예비 통제력(grip)을 제공할 수 있다. 여기서 예들로 설명된 비축 시스템들의 경우에, 상기 중간 이미지(3) 근처에 배치된 렌즈들이 극도로 비대칭적으로 조명되고, 이는 매우 비대칭적인 히팅 효과에 영향을 받기 쉬운 동일의 것의 앞에 선다. 상기 효과들은 웨이퍼에 투영되는 이미지에 발생되는 보정불능의 왜곡과 코마를 초래하는 원인이다. 그러나, 이 시점에서 렌즈 히팅으로 인한 이미징 에러가 여기서 예로서 설명되온 굴절반사 시스템의 경우에 이미징 성능을 제한할 수 있는 것에 주목해야 한다.

상기 렌즈들(17)(21)이 상술한 방법으로 상기 중간 이미지(3)에 대해 대칭적으로 배열되면, 예를 들어, 상기 전방 및 하방 중간 이미지 렌즈(17)(21)에서 필드빔의 상부 및 하부의 주연 광선의 높이비, 즉 광축(16)으로부터의 거리가 거의 역으로 되지 않도록 배열되고, 이는 상기 후방 중간-이미지 렌즈(21)를 사용하여 상기 전방 중간-이미지 렌즈(17)의 비대칭 히팅으로 인한 효과를 부분적 또는 전체적으로 보상하도록 한다.

비대칭 렌즈-히팅 효과에 대한 보정에 관하여 위에서 언급된 대칭은 어떠한 기하하적 대칭, 예를 들어 상기 중간 이미지(3)의 평면에 있어서의 반사에 대한 대칭과 일반적으로 동일하지 않으며, 이는 도 1에 기술된 실시예의 배치도를 보면 명확하고, 여기서 중간 이미지와 상기 전방 중간 이미지 렌즈(17)의 구면 출사면 사이의 거리가 중간 이미지와 상기 후방 중간-이미지 렌즈(21)의 비구면 입사면 사이의 거리보다 더 작다.

상기 제2구역(8) 내에 배치된 그 렌즈들(17-35) 중에서, 그 후방쪽의 렌즈군(20) 내에 있는 렌즈들, 즉 렌즈(17)를 제외한 상기 모든 렌즈들만이 상기 웨이퍼의 평면(4)에 상기 중간 이미지를 결상시키는데 기여한다. 충분히 적당한 보정 상태가 상기 웨이퍼의 평면(4)에서 얻어질 수 있는 정도로 상기 중간 이미지에 있는 이미징 에러를 보정하는데 적합한 방법으로 상기 렌즈들이 결합된다. 상기 렌즈의 비대칭 히팅으로 인한 어떠한 이미징 에러도 상기 중간 이미지의 앞에 놓인 상기 렌즈(17)에 의해 적어도 일부가 보정되기 때문에, 상기 후방쪽의 렌즈군(20) 내에 배치된 그 렌즈들 중에서, 중간 이미지에 가장 가까운 렌즈(21)는 특별한 역할을 하며, 이것은 열적으로 유발된 왜곡에 대한 예비의 통제력을 제공하고, 이 왜곡은 상기 후방 중간-이미지 렌즈(21)를 투과하면서 제거된다.

도 2는 그 상세한 명세(그 비구면을 한정하는 데이터)가 표 3과 4에 나타난 다른 실시예의 단면도를 나타낸다. 약 157nm의 워킹 파장으로 설계된 이 특정의 축소 렌즈(1)가 도 1에 도시된 실시예의 그것과 유사한 기본적인 배치를 가지며 또한 0.80의 개구수를 가진다. 여기서 사용된 참조 번호는 도 q에 나타난 렌즈군 또는 대응하는 렌즈들에 지정된 것과 동일하다. 그러나, 이 설계와 도 1의 그것과의 사이에 한가지 큰 차이점은 빔스프리터(7)를 대면하는 양의 양면볼록 렌즈(42)와 소그룹(12)을 대면하는 음의 양면 오목 렌즈(43)를 포함하는 렌즈들의 중간 그룹(41)이 상기 빔스프리터(7)와 상기 거울군(12) 사이의 대략 중간 지점에 두배로 투과되는 광학 트레인의 일부에 배열된다는 것이다. 상기 중간 렌즈군(41)의 굴절력을 증가시킴으로써 상기 거울군의 직경에 유리하게 영향을 미칠 수 있고, 그 직경은 감소될 수 있다. 상기 후방 중간-이미지 렌즈(21)에 더하여, 음의 렌즈(44)가 중간 이미지 근처에 배열된다.

도 1에 도시된 실시예와 달리, 상기 중간 이미지(3)를 대면하는 상기 전방 중간-이미지 렌즈(17)의 출사면과 상기 물체면을 대면하는 상기 후방 중간-이미지 렌즈(21)의 볼록의 입사면 양쪽은 구면이고, 이는 상기 중간 이미지 근처에 배치된 이들 면의 양쪽을 정확하게 나타내도록 하며, 차례로, 표면 불규칙성 또는 잔류의 미세 거침과 같은 제작 에러로 인한 이미징 에러를 최소화하도록 한다.

본 발명에 따른 실시예의 경우에 있어서, 상기 중간 이미지에서의 작은 종의 구면 수차(SAL)가 유리할 수 있다. 여기에 관련된 약 1,250mm인 대표적인 전체 길이 L의 경우에, SAL/L이 약 0.025보다 훨씬 더 크지 않도록 하기 위해 SAL은 약30mm보다 많으면 안되며, 또는 최소한 20mm이어야 한다. 이러한 조건 하에서, 도 1에 설명된 빔스프리터 프리즘(7)의 근처를 개략적으로 그린 도 3에 기초하여 좀더 상세하게 논의된 바와 같이, 관련된 큰 중간-이미지 거리에도 불구하고 보정될 필요가 있는 시야 곡률은 작게 유지될 수 있으며, 여기서 상기 전방 중간-이미지 렌즈(17)는 개략적으로만 도시되어 있다. 빔(45)을 나타내는 굵은 선은 오목 거울로부터 오는 광축에 접근하고, 여기서, 낮은 SAL의 경우에, 상기 빔은 근축의 중간 이미지의 평면(18)에 있는 주연 광선 중간 이미지(46)를 생성한다. 비네팅(vignetting)이 없는 이미징을 제공하기 위해 상기 광축(16)에 가장 가까운 주연 광선(47)이 상기 빔스프리터 프리즘의 제2면(10)을 거의 전체적으로 부딪히도록 상기 빔의 경로가 정해진다. 좀더 큰 SAL의 경우에, 상기 이동된 빔(45')을 나타내는 점선에 의해 가리켜진 대로 물체 필드(48) 및 그 결합된 중간 이미지(46')가 상기 광축(16)으로부터 멀리 떨어진 빔을 이동시키면 비네팅이 없는 이미징이 동일 조건 하에서 실현될 수 있으며, 그 주연 광선 중간 이미지(46')는 상기 근축의 중간 이미지의 상기 평면(18)의 뒤 그리고 그로부터 어느정도 떨어진 곳에 형성된다. 광축(16)에 가장 가까운 상기 주연 광선(47)의 위치는 상기 빔(45)의 경우에 비교하여 서로 개조되지 않은 채로 남아 있는 한편, 상기 광축으로부터 가장 멀리 떨어진 주연 광선(49)의 위치는 광축으로부터 더 멀리 떨어지게 이동되어 빔발산이 일정하게 남도록 한다. 상기 중간 이미지(46)와 상기 광축(16) 사이의 거리 즉, 상기 근축의 중간 이미지의 평면(18)과 상기 주연 광선 중간 이미지(46) 사이의 거리가 SAL을 감소시키는 단계에서 유발됨을 보여줄 수 있다. 물체 필드의 위치에 유사하게 적용되고, 이것이 보정될 필요가 있는 시야 만곡을 작게 유지하는데 적은 구면 수차가 도움이 되는 이유이다.

여기서 소개되지 않은 본 발명에 따른 다수의 변화가 가능하다. 예를 들어, 상기 빔-편향 소자(7)의 상기 접이 거울(9)(10)이 필요하다면, 다른 방향을 가지는 분리식 접이 거울로 대체될 수 있다. 낮은 개구수를 가진 렌즈 및/또는 그 광학 부품의 나머지를 둘러싸는 구조에 대략적으로 수직한 메인 거울(6)을 둘러싸는 측부 암을 가지는 렌즈의 경우에 있어서, 예를 들어 편향 프리즘의 내부면에 있는 고-반사면이 반사 코팅된 거울 대신 채용될 수 있다. 한 쌍의 고-반사 편향 거울(9)(10)이 설치된 상기 빔-편향 소자(7)가 또한 입사 레디에이션을 일부 반사시키고 일부 투과시키는 단일의 빔분리면을 가지는 빔스프리터 큐브와 같은 입체 빔스프리터로 대체될 수 있다. 편광 빔스프리터가 바람직하지만, 고-반사 편향 거울이 일부 투과 거울로 대체될 수도 있다. 관련된 반사면이 상기 중간 이미지 앞에 있는 마지막 반사면을 나타낸다.

본 발명에 따른 프로젝션 렌즈를 형성하는 다른 기회는 도 4에 도시되어 있다. 기본적인 배치, 즉 도면에 나타낸 프로젝션 렌즈(1)에서 관련된 렌즈들의 유형, 그들의 개수, 그들의 곡률 반경, 관련된 에어 스페이스 등이 도 1(표 1 및 2 참조)에 나타낸 실시예의 그것과 동일하지만, 여기서 채용된, 관련된 배치 유형으로 인해 필요로 되는 빔 편향 소자(7)가 단일의 평평한 편향 거울(9)만을 가진다. 이 유형의 배치에 있어서 상기 레티클의 평면(2)과 상기 웨이퍼의 평면(4)의 평행한 방향을 얻기 위해, 제2 편향 거울(10)은 광학 트레인에 있는 중간 이미지(3)의뒤에서 상대적으로 넓게 떨어진 제2의 굴절 구역(8) 내에 있는 렌즈(21)(22)들 사이에 배열된다. 상기 편향 거울(10)은 상기 중간 이미지(3) 뒤에 배열되기 때문에, 그 마지막 반사면이 상기 편향 거울(9)이 되는 상기 빔-편향 소자(7)의 일부를 형성하지 않는다. 이러한 유형의 설계에 있어서, 상기 물체면(2)으로부터 오는 광은 상기 빔 편향 소자(7)의 단일의 편향 거울(9)을 향해 광을 반사시키는 이미징 오목 거울(6)에 처음으로 부딪친다. 상기 마지막 편향 거울(9)에 입사되는 수속 빔이 일체의 편향 거울(10)로 인해 오른쪽 각도로 굽은 상기 제2의 굴절 구역(8)으로 편향된다. 상기 제2 구역의 렌즈(17)가 상기 편향 거울(9)과 상기 중간 이미지(3) 사이에 배열되고, 다른 실시예의 경우에서와 같이 상기 편향 거울에서 멀리 떨어져 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 실시예의 모든 유리함이 유지된다.

여기에 설명된 그 실시들의 경우에 있어서, 모든 투명한 광부품들이 동일 물질 즉, 칼슘 플루오라이드로 형성된다. 그러나, 다른 물질, 특히, 명세서의 처음에 언급된, 관련될 워킹 파장에서 투명한 크리스탈 플루오라이드가 또한 채용될 수 있다. 적어도 하나의 다른 재질이 예를 들어, 색수차를 보정하기 위해, 필요하다면 채용될 수 있다. 본 발명의 유리함이 다른 워킹 파장 예를 들어, 자외선 스팩트럼 영역내로 떨어지는 248nm 또는 193nm에서의 사용을 목적으로 한 시스템에 적용될 수 있다. 여기에 기술된 실시예들의 경우에, 그 모든 렌즈들을 제작하는데 단일 재질이 사용되기 때문에, 다른 파장에서 사용하기 위해 도입된 디자인을 개조하는 것은 광학 전문가들에게는 간단한 일이다. 합성 석영 유리와 같은 다른 렌즈의 재질이 특히, 더 긴 파장에서의 사용을 목적으로 하는 시스템의 경우에, 그 광품의 몇개를 또는 전부를 제작하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 프로젝션 렌즈는 어떠한 적절한 마이크로리소그래픽 프로젝션 조명 시스템 즉, 웨이퍼 스테퍼 또는 웨이퍼 스캐너에도 채용될 수 있다. 도 4는 그 밴드폭을 좁히기 위해 결합 소자(52)가 설치된 레이저 광원(51)을 포함한 웨이퍼 스캐너를 개략적으로 나타낸다. 조명 시스템(53)은 광학 트레인에서 그 뒤에 후속하는 프로젝션 렌즈(1)의 기술적인 요구를 만족시키기도록 개조된 크고, 선명하게 제한되고, 고도로 균일하게 조명되는 시야를 발생시킨다. 상기 조명 시스템(53)은 조명 모드를 선택하기 위한 소자가 설치되고 예를 들어, 고도의 간섭성의 환상 조명을 가진 종래의 조명과 쌍극 또는 4극 조명 사이에서 전환될 수 있다. 마스크(55)가 상기 프로젝션 렌즈(1)의 이미지 면(2)에 놓이고 상기 시스템이 스캐너 모드에서 작동될 때 상기 면 상부로 이동될 수 있도록 마스크(55)를 지지하고 조정하기 위한 소자(54)가 상기 조명 시스템 뒤에 후속된다. 여기서 기술된 웨이퍼 스캐너의 경우에, 상기 소자(54)가 상기 마스크용 스캐너 드라이브를 결합시킨다.

상기 프로젝션 렌즈(1)의 이미지 면(4)에 배열된 포토레지스트층으로 코팅된 웨이퍼(56)상에 상기 마스크의 축소된 이미지를 투영하는 상기 프로젝션 렌즈(1)가 상기 마스크의 상기 평면(2) 뒤에 후속된다. 상기 마스크와 동시에 상기 웨이퍼를 이동시키도록 하기 위해 스캐너 드라이브를 포함하는 소자(57)에 의해 상기 웨이퍼(56)가 적당한 곳에 수용된다. 상기 모든 시스템들은 콘트롤러(58)에 의해 콘트롤된다. 이러한 시스템들의 디자인은 공지되어 있고 그리하여 여기서는 더 이상 논의되지 않을 것이다.

본 발명은 상기 빔-편향 소자의 마지막 반사면과 상기 중간 이미지 사이의 거리가 상당할 것으로 예상되며, 그 큰 거리로 인해 상기 마지막 반사면이 빔직경이 다소 큰 영역에 놓여 있게 되고, 상기 반사면이 더 큰 영역에 적용되는 광부품에 대한 히팅의 퍼짐과, 위험하고, 국소화된 복사 강도의 피크를 방지하는 한편 균일 조명을 제공하며, 순차적으로, 이미징 성능을 개선한다. 균일성에 대한 최소한의 요구 및 상기 마지막 반사면의 형상에도 불구하고 높은 이미징 성능을 가진 렌즈들이 형성될 수 있다.

또한, 편향 거울의 근처 또는 시스템의 빔-편향 소자에 불균일한 히팅으로 인해 이미징 에러가 감소되거나 방지된다. 중간 이미지는 상기 편향 거울에 또는 그 바로 근처에 놓여 있지 않기 때문에, 편향 거울의 반사면을 형성하는데 있어서의 작은 에러는 쉽게 허용될 수 있으며, 중간 이미지는 시스템의 물체면상에 결상되지 않거나 거기에 초점이 흐려지기 때문에 그리하여 상기 물체면에 배열된 웨이퍼상에 투영된 이미지에 역효과를 내지 않는다. 마지막 반사면이 복사 강도만을 상대적으로 균일하게 분포되도록 하고 이에 대한 작은 에러는 허용가능하기 때문에, 본 발명의 프로젝션 렌즈의 이미징 성능이, 수년간에 걸친 계속적인 작동에 제공된 후라 할지라도 마지막 반사면의 열화에 의한 영향을 받지 않은 상태로 남아있게 될 것으로 예상될 수 있다.

Claims

오목 거울(6)을 가진 제1 굴절반사 구역(5)과 빔-편향 소자(7)가 상기 물체면과 상기 이미지면 사이에 위치되고 제2 굴절 구역(8)이 상기 빔-편향 소자에 후속되어 배열되며, 실상의 중간 이미지(3)를 생성하는 동안 물체면(2)에 배치된 패턴을 이미지면(4)으로 결상시키기 위한 굴절반사 프로젝션 렌즈에 있어서,

상기 굴절반사 구역(5)의 마지막 반사면(9)(10) 후에 시작하는 상기 제2구역(8)이 상기 마지막 반사면(9)(10)과 상기 중간 이미지(3) 사이에 배열된 적어도 하나의 렌즈(17)를 가지는 것을 특징으로 하는 굴절반사 프로젝션 렌즈.
제 1항에 있어서,

상기 중간 이미지(3)가 가장 가까운 광학부품(17)으로부터 좀 떨어져서 빈 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 렌즈.
제 1항에 있어서,

양의 굴절력이 상기 마지막 반사면(9)(10)과 상기 중간 이미지(3) 사이에 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 렌즈.
제 1항에 있어서,

상기 제1 굴절반사 구역(5)이 β_M>0.95의 배율을 가지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 렌즈.
제 1항에 있어서,

적어도 하나의 렌즈를 가지는 중간-렌즈군(41)이 상기 오목 거울(6)과 적어도 하나의 음의 렌즈(13)(14)를 포함하는 거울군(12)과 빔스프리터 사이에 있는 상기 제1 굴절반사 구역(5)에 배열되고, 상기 중간-렌즈군(41)이 적어도 하나의 양의 렌즈(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 렌즈.
제 1항에 있어서,

양의 굴절력을 가지는 렌즈(11)가 상기 물체면(2)과 상기 빔-편향 소자(7) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 렌즈.
제 1항에 따른 굴절반사 프로젝션 렌즈(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피에서의 사용을 위한 프로젝션 조명 시스템.